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对流云盐粉催化数值模拟研究

张邢  
【摘要】:本文利用三维对流云盐粉催化模式,对对流云降水过程进行了盐粉催化模拟研究。模式考虑了盐粉与云中水成物的相互作用。得出了以下结论: 对青海个例的模拟研究发现,采用合适的催化方法,可以有效增加降水。在本试验中,当盐粉粒径大小为20μm,在模拟的第10分钟开始分3次播撒,间隔2分钟,可以达到最佳的催化效果,增雨效果达27%。催化次数的增加,会使增雨效果变得不理想。对盐粉粒径做的进一步的验证实验结果显示,在其它条件一定的情况下,选用23μm粒径的盐粉进行催化能够达到最大的增雨效果,增雨量达到32%。选用云底温度较高的湖北个例进行盐粉催化试验,采用相似的催化方式,同样能够适用,增雨效果达53%。自然云降水量会随着云滴谱dNdB参数的增大而出现减小趋势,云中初始冰晶数浓度增加会使降水量有所减少。 催化会引起多个雨和霰源项的变化。霰融化成雨是雨滴增长的主要机制,催化后霰融化成雨的速率有所增长。霰碰并过冷云水是霰增长的主要机制,霰碰并过冷云水增长过程的速率也在催化后有所增加。播撒的盐粉可以作为雨滴的胚胎,被雨滴和霰碰并,消耗云水,导致云雨自动转化过程出现时间推迟及转化率减小。 催化会引起云中水成物比质量的变化。总体上来看,催化后,盐粉粒子吸收云水形成盐溶滴引起云水比质量的减少,冰晶碰并雨水过程的减缓引起冰晶比质量的减少,由于霰融化成雨速率增加,导致霰的比质量较自然云有所减少以及雨水比质量的增加。雨水出现变化的起始时间比其他的几种水成物出现变化的时间稍晚。 催化云与自然云相比,催化区域上空冷区的霰的粒径有所增长,表明盐粉催化也会通过冷雨过程来影响降水。催化云中,催化区域附近的霰和地面附近的雨水比质量都有明显增长。催化云中的动力场也反映出冷区的上升气流增强,催化后的云体在成熟阶段其雷达回波强度较自然云有明显的增强。


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